新規な二波長レシオイメージング型生体機能検出蛍光プローブの開発と応用

新型双波长比成像型生物功能检测荧光探针的研制及应用

基本信息

批准号：
17750155
负责人：
多喜正泰
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

亜鉛イオンに対し特異的な蛍光シフトを示すレシオ型蛍光プローブの設計・合成を行った。2-フェニルインドールを基本骨格として有し、これに金属イオン配位場を導入することにより蛍光プローブIndopyriZinを得た。IndopyriZinは生理的条件下において470nmに蛍光の極大値を示すが、亜鉛イオンの添加に伴い393nmへと約80mmもの大きな短波長シフトが確認された。亜鉛緩衝溶液を用いた滴定からIndopyriZinと亜鉛イオンの解離定数を17nMと決定することができ、亜鉛イオンに対し非常に高感度であることがわかった。亜鉛イオンに対するこのような蛍光の短波長シフトは、高濃度に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属イオン存在下においても認められたことから、IndopyriZinは生理的条件下においてもその機能を発揮することがわかった。一方、他の金属イオン選択性についても検討したところ、銅二価およびニッケル二価では蛍光消光が認められ、カドミウムイオンでは亜鉛イオンと同様の蛍光挙動を示すことがわかった。IndopyriZinを用いて細胞イメージングを行った結果、IndopyriZinのアセトキシメチルエステルは細胞膜透過性があり、細胞が生きたままの状態で亜鉛イオンの観測を行うことができることがわかった。続いて、アニオンセンサーの開発を行った。蛍光団としてアミノクマリンを有するDPAMQを合成し、その機能評価を行った。様々な金属イオンとの錯形成を行ったところ、DPAMQのカドミウム錯体がアニオンセンサーとして機能することがわかった。様々なアニオン種との反応について検討したところ、リン酸およびその誘導体に対して高い選択性があり、リン酸基のカドミウムイオンへの配位によって励起スペクトルの長波長シフトが誘起されることがわかった。このようなアニオンの配位によるスペクトルの変化は、カドミウム中心のルイス酸性度の低下に起因することが明らかとなった。

我们设计并合成了一种比率型荧光探针，该探针表现出向锌离子的特定荧光偏移。通过在其中引入金属离子配位场得到了以2-苯基吲哚为基本骨架的荧光探针IndopyriZin。吲哚吡锌在生理条件下在 470 nm 处表现出最大荧光值，但随着锌离子的添加，观察到约 80 mm 至 393 nm 的较大波长偏移。使用锌缓冲溶液滴定测定吲哚吡嗪与锌离子之间的解离常数为17nM，表明吲哚吡嗪对锌离子高度敏感。在高浓度碱金属和碱土金属离子存在的情况下也观察到了响应锌离子的荧光的短波长移动，这表明吲哚吡嗪即使在生理条件下也能发挥其功能。另一方面，当我们也研究其他金属离子的选择性时，我们发现二价铜和二价镍表现出荧光猝灭，而镉离子表现出与锌离子相似的荧光行为。使用吲哚吡嗪的细胞成像表明，吲哚吡嗪的乙酰氧基甲酯可渗透细胞膜，使得观察活细胞中的锌离子成为可能。接下来，我们开发了阴离子传感器。我们合成了以氨基香豆素为荧光团的 DPAMQ 并评估了其功能。通过与各种金属离子形成络合物，我们发现DPAMQ的镉络合物具有阴离子传感器的功能。当我们研究与各种阴离子物种的反应时，我们发现它对磷酸及其衍生物具有高选择性，并且磷酸基团与镉离子的配位引起激发光谱中的长波长移动。据揭示，这种由于阴离子配位而引起的光谱变化是由镉中心的路易斯酸性降低引起的。